Verfahren zur Konzentration einer wässrigen Flüssigkeit
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Konzentration einer wässrigen Flüssigkeit.
Löslicher oder Pulverkaffee wird präpariert durch einen ersten Extraktionsprozess mit heissem Wasser und anschliessender Dehydration des Extraktes durch Sprühtrocknung im Vakuum. Dieser Prozess hat weite Verbreitung und grosse kommerzielle Bedeutung erlangt, doch ist das Aroma des Kaffees nicht zufriedenstellend.
Die Vakuumextraktion entzieht dem Extrakt nicht nur Wasser, sondern auch aromatische Bestandteile. Das erhaltene, leicht lösliche Produkt ist daher niemals so gut wie der Extrakt, aus welchem es hergestellt wird.
Um das Aroma des leicht löslichen Kaffees zu verbessern, wurde vorgeschlagen, Bestandteile von Wasser aus dem Extrakt durch teilweise Gefrierung desselben und Separierung des entstehenden reinen Eises vom konzentrierten Extrakt zu entfernen. Dieser Prozess der partiellen Gefrierung folgt dann einer kompletten Dehydration durch Verdunstung von Wasser im Vakuum.
Auf diesem Weg verliert der Kaffee weniger der flüchtigen Bestandteile durch den Umstand, dass der Extrakt den Bedingungen der Verdunstung eine kürzere Zeit ausgesetzt ist.
In einer bevorzugten Anwendung des Gefrierverfahrens wird der Kaffeeextrakt teilweise durch indirekte Abkühlung in einem Kristallisator gefroren und die erhaltene Mischung von Eis und Konzentrat kann durch Zentrifugieren getrennt werden. Damit der Prozess ökonomischer wird, muss die Separation und die nachfolgende Wäsche der Kristalle in der Zentrifuge eine relativ vollständige Rückgewinnung der den Kristallen noch anhaftenden Mutterlauge erlauben.
Immer, wenn der Kaffeeextrakt in die Nähe seines Gefrierpunktes abgekühlt wird, werden Gummi- und Wachsbestandteile ausgefällt, noch bevor die Eisbildung einsetzt. Dieses Wachs und dieser Teer verhindern die vollständige Trennung von Eis und Konzentrat in der Zentrifuge durch seine Ablagerung an dieser.
Dieses Problem der Ausfällung von unlöslichem Material aus dem Kaffeeextrakt ist nicht nur ein spezielles Problem bei der Herstellung von Kaffeeextrakt sondern es tritt ebenso bei der Herstellung von anderen Lebensmittelextrakten auf.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorkühlprozess aus einer wässrigen Flüssigkeit eine Mischung aus Flüssigkeits-, Eisund Füllbestandteilen erzeugt, dass die flüssigen Bestandteile von den festen Bestandteilen getrennt werden und dass die flüssigen Bestandteile einer Gefrierkonzentration unterworfen werden.
Auch kann die Konzentration von Kaffeeextrakt unter Anwendung von partieller Gefrierung erfolgen.
Ein Kaffeeextrakt, welcher an seinem Gefrierpunkt frei von unlöslichen Bestandteilen ist, kann einer Gefrierkonzentrierung unterworfen werden.
Die wesentlichen Schritte dieser Verfahrensart zur Bereitung von leicht löslichem Kaffee (Instand Kaffee) sind dieselben wie die bei der Bereitung gewöhnlichen Kaffees. Nach dem Rösten wird der Kaffee zerkleinert, die vom Mahlen herrührenden feineren Teile ausgesiebt.
Dies gibt den sogenannten Grundkaffee.
Der Grundkaffee wird in geschlossene Extraktoren gebracht. Diese Extraktoren können einzeln oder in ganzen Batterien verwendet werden.
Grundkaffee und heisses Wasser werden wechselweise in den ersten Extraktor gegeben. Der Kaffee wird extrahiert, bis die notwendigen Stoffe aus dem Grundkaffee entfernt sind. Der erhaltene Extrakt wird dann in den zweiten Behälter gebracht, der frischen Kaffee enthält, und wird dort belassen, bis die Extraktion vollständig durchgeführt ist. Der nun erhaltene Kaffeeextrakt wird in den dritten Extraktor gebracht, usw.
Bei kommerzieller Anwendung dieser Verfahrensart wird der Prozess halbkontinuierlich im Gegenstromverfahren durchgeführt.
Temperatur und Druck können stark variieren. Bei Verwendung frischer Grundprodukte benötigt man niedrigen Druck und niedrige Temperaturen; hingegen bei Venvendung von bereits teilweise extrahierten Grundstoffen müssen höhere Drucke und höhere Temperaturen angewandt werden.
Der Kaffee extrakt, welcher mittels einer Gefrierkonzentration erhalten wird, kann Kaffeebestandteile von einigen Prozenten bis zu einer Konzentration in der Höhe von 40 bis 50 /o enthalten. Andererseits wurde gefunden, dass bei starker Extraktion, das heisst, wo eine höhere Konzentration erreicht wird, die Qualität des Extraktes leidet. Praktisch wird die Konzen trationslöhe bei zirka 10 bis 30 O/o Kaffeebestandteilen liegen.
Bei Prozessen erster Art wird der Kaffeeextrakt nach Verlassen des Extraktorensystems von Schwebestoffen befreit bei einer etwas erhöhten Temperatur.
Eine der meistverbreiteten Methoden der Klärung ist die Zentrifugierung. Eine andere Methode ist die Filtration.
Der Kaffeeextrakt kann gekühlt werden durch verschiedene bekannte Einrichtungen. Insbesondere ist es vorteilhaft, das Material in Bewegung zu halten, so dass das unlösliche Material während des Fällprozesses sich nicht an der Wärmetauscherfläche ansetzt. Wenn gewünscht, wird der gekühlte Extrakt einige Sekunden bis einige Stunden auf der tieferen Temperatur gehalten, bis die unlöslichen Bestandteile ausgefällt sind. Die Anordnung und die Ausfällung von unlöslichem Material sind oft zeitabhängig, und eine komplette Ausfällung erfordert eine Erhaltung der Temperatur des Materials auf gleicher Höhe, bis der Prozess vollständig abgelaufen ist.
Wird der Prozess kontinuierlich geführt, so hängt die Zeit, welche verstreicht zwischen der Kühlung und der Ausfällung des unlöslichen Materials und der notwendigen Separation dieses Materials vom gekühlten Kaffeeextrakt, von der exakten Extraktnatur, d. h. dessen Zusammensetzung, ab.
Bei einigen Kaffeeextraktarten führt eine kontinuierliche Aussetzung bei tiefen Temperaturen zur Bildung von nichtwachshaltigen Fällprodukten. Diese teilweise Ausfällung erfolgt nach der Bildung des unlöslichen Teers, von Wachs und Gummi und überdeckt sich nicht mit der Zentrifugierung oder Filtrierung für die Abscheidung des Eises vom Kaffeekonzentrat nach dem Gefrierkonzentrationsprozess.
Abhängig von der exakten Natur der Kaffeemischwung welche verwendet wird zur Herstellung des Extraktes, sind weniger als 0,5 bis 5 Gewichts- /o unlösliches Material in ihr enthalten, welche ausgefällt werden. Die meisten der Gummi, Teere und Wachse werden ausgefällt, bevor die Mischung den Gefrierpunkt des Extraktes erreicht; einige können erst nach einer Gefrierkonzentration ausgeschieden werden.
Zufolge der Kühlung des Kaffeeextraktes oder anderer Flüssigkeiten unter die Gefriertemperatur werden die unlöslichen Stoffe zur Ausfällung und zur Ausbildung gebracht und eine kleine Menge Eises im Extrakt gebildet. Der Extrakt kann dann von den unlöslichen Materialien durch Filtrieren, Dekantieren oder Zentrifugieren befreit werden. Der Extrakt oder andere Flüs C4crkeiten können zur Schmelzung des Eises leicht erwärmt werden, bevor die Wachse, Teere usw. durch Zentrifugieren, Dekantieren oder Filtrieren entfernt werden.
Die Teere, Wachse, etc., welche durch Abkühlung des Kaffeeextraktes erzeugt werden, können übergeführt werden in jede übliche Form. Der gekühlte Kaffeeextrakt kann gehalten werden auf der Kühltemperatur während solcher Zeiten, bis die Fällprodukte auf dem Boden des Behälters abgelagert sind und die von Fällprodukten freie Lösung für andere Prozesse weiterverwendet werden kann. Es ist aber auch möglich, den gekühlten Extrakt in derselben Art und Weise weiterzuverwenden wie Heisskaffeeextrakt, welcher von Sedimenten befreit ist.
Nach der Befreiung des Extraktes von den Fällprodukten kann das erhaltene Kaffeekonzentrat dann einer Konzentrierung durch partielle Gefrierung seines noch in ihm enthaltenen Wassers unterworfen werden.
Diese Gefrierkonzentration kann in Stufen. halbkontinuierlich oder kontinuierlich, durchgeführt werden. Jede Methode zum Entzug des Wassers aus dem Kaffeeextrakt durch Kristallisation als Eis ist anwendbar für den Prozess. Die resultierende Mischung von Eis und Konzentrat kann dann zur Trennung der Eiskristalle vom Konzentrat zentrifugiert werden. Die erhaltenen Eiskristalle können gewaschen werden mit Wasser oder einem verdünnten Kaffeemittelextrakt, um die Eiskristalle komplett von der Mutterlauge zu befreien, wobei die Waschmittel zurückgeführt werden können zur Ge frierkonzentration. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die Zentrifuge nicht verstopft wird durch die ausgefällten Wachse und Teere und der Separationsprozess effektvoller gestaltet werden kann.
Die Gefrierkonzentration der wachs-, teer- und gummifreien Lebensmittelflüssigkeit kann vervollständigt werden in einer einzelnen oder in mehreren Stufen, wovon jede einen Kristallisator enthält zur Erzeugung einer Mischung aus Eiskristallen und konzentrierter Mutterlauge. Nach jeder Kristallisationsstufe kann das Eis aus der Mischung abgeführt werden und der Rest geht weiter zur Erzeugung von Instant-Kaffee, oder kann weiter in einer weiteren Stufe des Gefrierkonzentrationsprozesses konzentriert werden. Die Kristallisation von Eis aus dem Extrakt kann in einem rohrförmigen Wärmetauscher durchgeführt werden, bei welchem die Aussenseiten von einem umlaufenden Kühlmittel gekühlt sind. Der innere Bereich des Rohres ist gewöhnlich mit einer Welle versehen, an welcher Rührflügel angeordnet sind.
Es kann aber auch eine gewöhnliche, rauhe Oberfläche zur Wirbelbildung am Wärmetauscher vorgesehen sein. Jede akzeptable Separiereinrichtung oder Zentrifuge ist verwendbar für die Separierung des konzentrierten Kaffeeextraktes von den entstehenden Eiskristallen. Jedoch ist die Zentrifuge die vorzugsweise Vorrichtung zur Separierung des Eises aus der Mutterlauge und gewöhnlich besteht sie aus einer rotierenden Trommel, welche Perforationen zum Hindurchtreten der Mutterlauge aufweist. Die Zentrifuge kann ausserdem mit Mitteln zum Auswaschen der Restmutterlauge von den Eiskristallen ausgestattet sein.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung an Hand einer Schemazeichnung für das Verfahren nach der Erfindung.
Eine wässrige Lebensmittelflüssigkeit tritt ein in einen Kühlapparat 10 entlang der Linie 11. Der Kühler kann eine gewöhnliche Kälteeinrichtung oder ein kontinuierlicher Wärmeaustauscher sein oder es kann der Kühlvorgang chargenweise durchgeführt werden, indem eine Anzahl von Behältern in einen Kühlraum gebracht wird. Die Temperatur des Apparates 10 wird dann angehoben zur Schmelzung des Eises und der gekühlte Extrakt wird anschliessend dem Filter 12 zugeführt. Der Filterapparat kann eine konventionelle Stufenfiltereinheit oder eine Zentrifuge sein. Der gefilterte Extrakt ist nun frei von Teeren, von Gummi und Wachs und wird entlang der Linie 14 dem rohrförmigen Kristallisator 15 zugeführt, welcher die Temperatur zur Bildung von Eis im Extrakt absenkt.
Der exakte Grad der Konzentration hängt vom Kühlmedium und der Kühltemperatur auf der Aussenseite des Kristallisators 12 und der Verweilzeit des Extraktes im Kristallisator ab. Die konzentrierte Mischung von Eis und Mutterlauge wird dann einem Separationsapparat 16 zugeführt. Der Separationsapparat 16 ist vorzugsweise eine rotierende Zentrifuge, in welcher die Trommel aus einem Siebmaterial besteht, welche ein Abführen der Mutterlauge nach Linie 18 erlaubt, wogegen das Eis entlang der Linie 19 ausgeschieden wird.
Es kann auch die Kristallisations-Konzentration in einer Mehrzahl von Schritten geführt werden.
Die folgenden Beispiele sollen den Prozess illustrieren.
Beispiel 1
Eine Charge von Kaffeeextrakt enthält 24 O/o Kaffeebestandteile, welche auf 4,4 vorgekühlt sind und einem rohrförmigen Wärmetauscher zugeführt werden, welcher in seinem Innern eine Rührvorrichtung enthält. Der Kaffeeextrakt wird dem Wärmetauscher in Mengen von 11,37 Liter/Min. zugeführt, und er wird im Wärmetauscher während des ganzen Durchganges umgewälzt. Anschliessend werden die Mutterlauge und die Mischung weitertransportiert und die Temperatur zur Schmelzung des Eises angehoben. Der Kaffeeextrakt wird dann dem Kristallisator zugeführt, wobei die Temperatur auf 2,6 OC gehalten wird.
Eine Mischung von Eis und Kaffeelauge, enthaltend 30 O/o Kaffeebestand teile, wird dann kontinuierlich vom Kristallisator abge führt und einer kontinuierlich arbeitenden Zentrifuge zugeleitet. Die Zentrifuge weist eine sie artig perforierte
Wandung auf, welche der Kaffeelauge erlaubt, durch den Eiskuchen hindurchzutreten und die Kaffeelauge vom Eis zu separieren. Nach 10 Minuten ist das Zen trifugensieb möglicherweise verstopft mit Teeren und
Wachsen, welche aus der Kaffeelauge ausgeschieden, während des Kühl- und Kristallisationsprozesses wur den. Dies bewirkt eine Unterbrechung des Separations vorganges. Der Vorgang kann wiederholt werden, es sei denn, der Extrakt werde dem Kristallisator nach der ersten Vorkühlung zugeführt. Teere und Gummi lagern sich zusammen mit dem Eis an der Zentrifuge ab.
Beispiel 2
Der Gesamtprozess von Beispiel 1 wird wiederholt, mit Ausnahme dass der gekühlte Kaffeeextrakt zusätz lich durch feine Käsetücher gefiltert wird, bevor er dem
Kristallisator zugeführt wird. In diesem Filterprozess werden angenähert 1,9 O/o der Ausgangsmenge an Tee ren, Wachsen oder Gummi ausgeschieden. Die erhal tene fällproduktfreie Kaffeelauge wird dann dem Kri stallisatorgefäss zugeführt und die im Kristallisator er zeugte Mischung wird anschliessend zentrifugiert. Die Eis-Mutterlauge- Separation wird nicht behindert durch
Verstopfung der Zentrifugenöffnung mit Fällprodukten.
Besonders gute Resultate werden erzielt, wenn das Kaffeelaugenkonzentrat vorgekühlt wird von 26,7 auf 2,2 C und der Extrakt 12-32-0/0 Kaffeebestandteile aufweist.
Beispiel 3
Ein Tee-Extrakt enthält 6,8 O/o Teebestandteile bei über 26,7 C. Nach der Extraktion wird es in einem Wärmetauscher zur Bildung von Eis gekühlt. Die gekühlte Mischung wird anschliessend zur Schmelzung des Eises erwärmt und mit einer Filterpresse gefiltert. Nachfolgend wird der erhaltene teerfreie Extrakt einer Ge frierkonzentration in einem rohrförmigen Kristallisator unterzogen. Die erhaltene Eis-Tee-Konzentrat-Mischung kann leicht mit einer Zentrifuge separiert werden. Das Verfahren kann auf alle wasserhaltigen Lebensmittelflüssigkeiten oder flüssigen Extrakte angewendet werden, welche durch Bildung von Eis und anschliessender Abführung des Eises zu konzentrieren sind.
Das Verfahren kann verwendet werden in Verbindung mit der Gefrierkonzentration von Kaffee, Tee, Grape-Juice, Orangen-Juice, Bier, usw.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Konzentration einer wässrigen Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorkühlprozess aus einer wässrigen Flüssigkeit eine Mischung aus Flüssigkeits-, Eis- und Fällbestandteilen erzeugt, dass die flüssigen Bestandteile von den festen Bestandteilen getrennt werden und dass die flüssigen Bestandteile einer Gefrierkonzentration unterworfen werden.
PATENTANSPRUCH II
Anwendung des Verfahrens nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Flüssigkeit eine Lebensmittelflüssigkeit ist.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das von den flüssigen Bestandteilen getrennte Eis einer Behandlung zur Wiedergewinnung von löslichen Kaffeebestandteilen unterzogen wird.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 5 Gewichts- /o der Flüssigkeitsmenge von der Gefrierkonzentration in Form von unlöslichem Fällstoff abgeführt werden.
3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit in Bewegung gehalten wird während des Abkühlungs- und Fällprozesses, zur Verhinderung der Festsetzung von Fällstoffen an der Kühlfläche.
4. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung durch chargenweise Kühlung von die Flüssigkeit enthaltenden Behältern erfolgt.
5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Separation der Fällstoffe durch Dekantieren und Ablagern erreicht wird.
6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Separation der Fällstoffe durch Ausfiltrieren erreicht wird.
7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Separation der Fällstoffe durch Zentrifugieren erreicht wird.
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Method for concentrating an aqueous liquid
The invention relates to a method for concentrating an aqueous liquid.
Soluble or powder coffee is prepared by a first extraction process with hot water and subsequent dehydration of the extract by spray drying in a vacuum. This process has gained widespread and commercial importance, but the aroma of the coffee is not satisfactory.
Vacuum extraction removes not only water from the extract, but also aromatic components. The easily soluble product obtained is therefore never as good as the extract from which it is made.
In order to improve the aroma of the easily soluble coffee, it has been proposed to remove constituents of water from the extract by partially freezing the same and separating the resulting pure ice from the concentrated extract. This process of partial freezing then follows complete dehydration through evaporation of water in a vacuum.
In this way, the coffee loses less of the volatile components due to the fact that the extract is exposed to the conditions of evaporation for a shorter time.
In a preferred application of the freezing process, the coffee extract is partially frozen by indirect cooling in a crystallizer and the resulting mixture of ice and concentrate can be separated by centrifugation. In order for the process to be more economical, the separation and subsequent washing of the crystals in the centrifuge must allow a relatively complete recovery of the mother liquor still adhering to the crystals.
Whenever the coffee extract is cooled to near its freezing point, rubber and wax components are precipitated before ice formation begins. This wax and tar prevent the complete separation of ice and concentrate in the centrifuge by its deposition on it.
This problem of the precipitation of insoluble material from the coffee extract is not only a particular problem in the production of coffee extract, but it also occurs in the production of other food extracts.
The method according to the invention is characterized in that a pre-cooling process produces a mixture of liquid, ice and filling components from an aqueous liquid, that the liquid components are separated from the solid components and that the liquid components are subjected to a freezing concentration.
The concentration of coffee extract can also be carried out using partial freezing.
A coffee extract which is free of insoluble components at its freezing point can be subjected to freeze concentration.
The essential steps of this type of process for preparing easily soluble coffee (instant coffee) are the same as those for preparing ordinary coffee. After roasting, the coffee is crushed and the finer parts resulting from the grinding are sifted out.
This gives the so-called base coffee.
The base coffee is brought into closed extractors. These extractors can be used individually or in whole batteries.
Base coffee and hot water are alternately added to the first extractor. The coffee is extracted until the necessary substances are removed from the base coffee. The extract obtained is then transferred to the second container, which contains fresh coffee, and is left there until the extraction is complete. The coffee extract now obtained is brought into the third extractor, etc.
When this type of process is used commercially, the process is carried out semi-continuously in a countercurrent process.
Temperature and pressure can vary widely. When using fresh basic products, low pressure and low temperatures are required; on the other hand, when using raw materials that have already been partially extracted, higher pressures and higher temperatures must be applied.
The coffee extract, which is obtained by means of a freeze concentration, can contain coffee components from a few percent up to a concentration of 40 to 50%. On the other hand, it was found that with strong extraction, that is, where a higher concentration is reached, the quality of the extract suffers. In practice, the concentration levels will be around 10 to 30% coffee constituents.
In processes of the first type, the coffee extract is freed of suspended matter after leaving the extractor system at a slightly increased temperature.
One of the most common methods of clarification is centrifugation. Another method is filtration.
The coffee extract can be refrigerated by various known means. In particular, it is advantageous to keep the material in motion so that the insoluble material does not adhere to the heat exchanger surface during the precipitation process. If desired, the cooled extract is kept at the lower temperature for a few seconds to a few hours until the insoluble constituents have precipitated. The arrangement and precipitation of insoluble material are often time dependent, and complete precipitation requires maintaining the temperature of the material at the same level until the process is complete.
If the process is carried out continuously, the time which elapses between the cooling and the precipitation of the insoluble material and the necessary separation of this material from the cooled coffee extract depends on the exact nature of the extract, i. H. its composition.
With some types of coffee extract, continuous exposure to low temperatures leads to the formation of non-waxy precipitates. This partial precipitation occurs after the formation of the insoluble tar, wax and gum and does not overlap with centrifugation or filtration for the separation of the ice from the coffee concentrate after the freeze concentration process.
Depending on the exact nature of the coffee mixture used to produce the extract, it contains less than 0.5 to 5% by weight of insoluble material which is precipitated. Most of the gums, tars and waxes are precipitated before the mixture reaches the freezing point of the extract; some can only be excreted after freezing concentration.
As a result of cooling the coffee extract or other liquids below the freezing temperature, the insoluble substances are caused to precipitate and form and a small amount of ice is formed in the extract. The extract can then be freed from the insoluble materials by filtering, decanting or centrifuging. The extract or other liquids can be warmed slightly to melt the ice before the waxes, tars, etc., are removed by centrifugation, decantation or filtration.
The tars, waxes, etc., which are produced by cooling the coffee extract, can be converted into any conventional form. The cooled coffee extract can be kept at the cooling temperature during such times until the precipitated products are deposited on the bottom of the container and the solution free of precipitated products can be used for other processes. But it is also possible to continue to use the cooled extract in the same way as hot coffee extract, which has been freed from sediments.
After the extract has been freed from the precipitated products, the coffee concentrate obtained can then be subjected to a concentration by partial freezing of the water it still contains.
This freeze concentration can be set in stages. semi-continuously or continuously. Any method of removing the water from the coffee extract through crystallization as ice can be used for the process. The resulting mixture of ice and concentrate can then be centrifuged to separate the ice crystals from the concentrate. The ice crystals obtained can be washed with water or a diluted coffee extract in order to completely free the ice crystals from the mother liquor, whereby the detergents can be returned to the freezing concentration. The advantage of this process is that the centrifuge is not clogged by the precipitated waxes and tars and the separation process can be made more effective.
The freeze concentration of the wax-, tar- and gum-free food liquid can be completed in a single stage or in multiple stages, each of which includes a crystallizer to produce a mixture of ice crystals and concentrated mother liquor. After each crystallization stage, the ice can be removed from the mixture and the rest can be used to produce instant coffee, or it can be concentrated further in a further stage of the freeze concentration process. The crystallization of ice from the extract can be carried out in a tubular heat exchanger in which the outside is cooled by a circulating coolant. The inner region of the tube is usually provided with a shaft on which agitator blades are arranged.
However, a normal, rough surface can also be provided for the formation of eddies on the heat exchanger. Any acceptable separator or centrifuge can be used to separate the concentrated coffee extract from the resulting ice crystals. However, the centrifuge is the preferred device for separating the ice from the mother liquor and usually consists of a rotating drum which has perforations for the mother liquor to pass through. The centrifuge can also be equipped with means for washing out the residual mother liquor from the ice crystals.
Further details emerge from the description on the basis of a schematic drawing for the method according to the invention.
An aqueous food liquid enters a refrigerator 10 along the line 11. The cooler can be an ordinary refrigerator or a continuous heat exchanger, or the cooling process can be carried out in batches by placing a number of containers in a cooling room. The temperature of the apparatus 10 is then raised to melt the ice and the cooled extract is then fed to the filter 12. The filter apparatus can be a conventional stage filter unit or a centrifuge. The filtered extract is now free of tars, gum and wax and is fed along the line 14 to the tubular crystallizer 15, which lowers the temperature to form ice in the extract.
The exact degree of concentration depends on the cooling medium and the cooling temperature on the outside of the crystallizer 12 and the residence time of the extract in the crystallizer. The concentrated mixture of ice and mother liquor is then fed to a separation apparatus 16. The separation apparatus 16 is preferably a rotating centrifuge in which the drum consists of a sieve material which allows the mother liquor to be discharged along line 18, while the ice is separated out along line 19.
The crystallization concentration can also be carried out in a plurality of steps.
The following examples are intended to illustrate the process.
example 1
A batch of coffee extract contains 24 O / o coffee components, which are pre-cooled to 4.4 and are fed to a tubular heat exchanger which contains a stirrer inside. The coffee extract is fed to the heat exchanger in quantities of 11.37 liters / min. supplied, and it is circulated in the heat exchanger during the entire passage. The mother liquor and the mixture are then transported further and the temperature is raised to melt the ice. The coffee extract is then fed to the crystallizer, the temperature being kept at 2.6 OC.
A mixture of ice and coffee lye, containing 30 O / o coffee constituents, is then continuously removed from the crystallizer and fed to a continuously operating centrifuge. The centrifuge has a perforated like it
Wall on which allows the coffee soda to pass through the ice cake and to separate the coffee soda from the ice. After 10 minutes the centrifuge sieve may be clogged with tars and
Waxes that are secreted from the coffee liquor during the cooling and crystallization process. This causes an interruption of the separation process. The process can be repeated, unless the extract is fed to the crystallizer after the first pre-cooling. Tars and gum are deposited on the centrifuge together with the ice.
Example 2
The entire process of Example 1 is repeated with the exception that the chilled coffee extract is additionally filtered through fine cheesecloths before being served
Crystallizer is fed. In this filter process, approximately 1.9% of the initial amount of tea, wax or gum is excreted. The coffee liquor obtained free of precipitated products is then fed to the crystallizer vessel and the mixture produced in the crystallizer is then centrifuged. The ice / mother liquor separation is not hindered by
Blockage of the centrifuge opening with precipitation products.
Particularly good results are achieved if the coffee lye concentrate is pre-cooled from 26.7 to 2.2 C and the extract has 12-32-0 / 0 coffee components.
Example 3
A tea extract contains 6.8% tea components at over 26.7 ° C. After extraction, it is cooled in a heat exchanger to form ice. The cooled mixture is then heated to melt the ice and filtered with a filter press. The tar-free extract obtained is then subjected to freezing concentration in a tubular crystallizer. The resulting ice-tea-concentrate mixture can easily be separated with a centrifuge. The method can be applied to all water-containing food liquids or liquid extracts which are to be concentrated by forming ice and then removing the ice.
The method can be used in connection with the freeze concentration of coffee, tea, grape juice, orange juice, beer, etc.
PATENT CLAIM 1
A method for concentrating an aqueous liquid, characterized in that a pre-cooling process produces a mixture of liquid, ice and precipitation components from an aqueous liquid, that the liquid components are separated from the solid components and that the liquid components are subjected to a freeze concentration.
PATENT CLAIM II
Application of the method according to claim 1, characterized in that the aqueous liquid is a food liquid.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that the ice separated from the liquid components is subjected to a treatment for the recovery of soluble coffee components.
2. The method according to claim I, characterized in that more than 5% by weight / o of the amount of liquid are removed from the freezing concentration in the form of insoluble precipitates.
3. The method according to claim I, characterized in that the liquid is kept in motion during the cooling and precipitation process, in order to prevent the solidification of precipitates on the cooling surface.
4. The method according to claim I or one of the dependent claims 1 to 3, characterized in that the cooling is carried out by batch-wise cooling of the containers containing the liquid.
5. The method according to claim I, characterized in that the separation of the precipitates is achieved by decanting and depositing.
6. The method according to claim I, characterized in that the separation of the precipitates is achieved by filtering out.
7. The method according to claim I, characterized in that the separation of the precipitates is achieved by centrifugation.
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